铸态Mg-6Al-1.5Ca合金高温蠕变行为研究

采用光学显微镜（OM）、能谱分析（EDS）及X射线衍射（XRD）研究了铸态Mg-6Al-1.5Ca合金显微组织,并测试了合金的高温蠕变性能。结果表明：该合金由呈枝晶形貌的α-Mg基体和沿晶界分布的Al2Ca共晶相组成;通过幂律蠕变方程得出在150-200℃/50-90MPa下合金蠕变变形机制为扩散控制的高温位错攀移和晶界滑移机制;蠕变断裂行为可以用Monkman-Gran经验公式来描述,175℃蠕变断裂特征为脆性穿晶断裂。

Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金固溶处理工艺研究

对铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金进行了双级固溶+时效处理,采用SEM、XRD、硬度测试等研究了双级固溶中第二级固溶温度和时间对铸态合金组织与硬度的影响。结果表明:铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金组织主要由α-Al固溶体、块状初生Si相、针状共晶Si相以及网状第二相组成。经过双级固溶处理后,合金中块状初生Si相明显钝化,共晶Si相明显细化,网状第二相也显著碎化。490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶处理合金中网状相基本完全碎化,共晶Si相最为细小。随着双级固溶中第二级固溶温度的提高,固溶时间的延长,T6态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金的硬度先升高后降低,490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶+180℃×6 h时效处理合金的硬度最高,达到88.2 HRB。

Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金组织及性能的影响

本文研究了不同Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金的强化机理,采用金相实验、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对显微组织进行观察,并通过EBSD分析了Sm含量对合金显微组织的影响。本文主要是对不同Sm含量的Mg-6Al-2Sr铸态合金进行挤压实验。结果表明:随着Sm含量的增加,生成的Al_(2)Sm相在挤压的作用下破碎,并且沿挤压方向在晶界处均匀弥散,阻碍晶粒长大;继续不断增加Sm,使得在晶界处Al_(2)Sm相增多聚集,反而对合金力学性能产生不利影响;当Sm含量为1.5 wt%时,合金的平均晶粒尺寸最细小,其抗拉强度、屈服强度和伸长率达到297.9 MPa、257.8 MPa和21.3%,硬度达到HV78.9,较Sm含量为0 wt%的合金,抗拉强度提升了15.6%,屈服强度提升了34.6%,伸长率提升了34.8%。

Al-6Mg-0.7Zr新型铝合金力学性能及微观组织

采用快速凝固-粉末冶金工艺制备Al-6Mg-0.7Zr新型中高强铝合金。通过室温拉伸、高温拉伸、SEM和TEM等手段对退火态Al-6Mg-0.7Zr合金的力学性能及组织变化进行分析研究。结果表明:快速凝固-粉末冶金法能够突破Zr元素在Al基体中的固溶极限,可制备出质量分数0.7%Zr的新型铝合金。均匀析出的Al_(3)Zr粒子能有效阻碍位错运动,纳米尺度的Al_(3)Zr与基体晶格呈共格关系也有利于合金强度提升。室温下Al-6Mg-0.7Zr合金的抗拉强度达到445 MPa,屈服强度338 MPa,断后伸长率20.10%。此外,Al_(3)Zr粒子在高温下稳定,对晶界迁移及位错运动都有显著阻碍作用,使得合金在200℃以下具有良好的高温性能。150℃下Al-6Mg-0.7Zr合金抗拉强度达到320 MPa,屈服强度266 MPa,断后伸长率33.37%。

Mg-6Al-1Ca镁合金热压缩变形及本构方程

采用AG-100KN电子万能材料实验机对新型Mg-6Al-1Ca镁合金进行了热压缩实验,分析了该合金在温度为573~773 K、应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下的材料流动行为和应变硬化行为。通过线性拟合分别构建了该镁合金的本构模型和动态再结晶模型,得到了Mg-6Al-1Ca镁合金应力与应变及应变速率的关系。并根据本构方程与实验值的对比,验证了该本构关系式。在低应变区,温度在573~673 K时,压缩曲线呈现显著的加工硬化特征,温度在723~773 K时,加工硬化现象不明显,在流动应力达到峰值后随即进入稳态流动状态;在高应变区,受动态再结晶和动态回复机制的影响,材料的流动行为表现为稳态流动的特征。

Sc、Zr复合添加量对Al-6Mg-0.6Mn合金铸态组织的影响

采用冶金法制备了四种不同Sc、Zr添加量的Al-6Mg-0.6Mn合金铸锭,利用金相显微镜、SEM及EBSD等手段研究了Sc、Zr添加量对合金铸态组织的影响。结果表明:在Al-6Mg-0.6Mn合金中添加w(Sc)=0.15%和w(Zr)=0.10%的Sc、Zr即可消除铸态枝晶网,获得明显细化的铸态组织;熔铸中粗大的Al3(ScZr)粒子不能起到细化晶粒的作用,反而恶化合金组织,进而对力学性能产生不利影响,应该严格加以控制。

轧制温度对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.5Zr合金显微组织及性能影响

目的优化加工工艺,改善合金的组织,提高合金的力学性能。方法采用金相(OM)观察、拉伸试验和X射线衍射,分析在大应变轧制下冷轧结合T6态处理后板材的成形性能,引入Williamson-Hall模型和Taylor函数,分析合金内部位错密度的变化规律及其对力学性能的影响。结果随着前期轧制温度从350℃升高到400℃,合金晶粒得到明显细化,再结晶充分,晶粒尺寸细小,晶界处第二相粗大;冷轧后晶粒破碎严重,晶粒的碎化方向与轧制方向垂直;在350℃时,合金内部的位错密度为1.62×10^(15)m^(-2),位错密度对强度的贡献值为219.5MPa,其抗拉强度最大为602MPa、屈服强度为512MPa、伸长率为12.6%。结论Al-4.5Cu-1.5Mg-0.5Zr合金的晶粒组织明显细化,其力学性能得到提升。

热处理对Mg-6Al-0.5Mn-1.8Si-0.3Ca镁合金组织与性能的影响

研究了热处理对Mg-6Al-0.5Mn-1.8Si-0.3Ca镁合金组织和显微硬度的影响。结果表明,经过固溶处理,β-Mg17Al12逐渐溶解到基体中,Mg2Si保持良好的热稳定性,合金的显微硬度明显提高,在固溶48 h时显微硬度较铸态时提高了约20%;固溶处理后再进行时效处理,沿晶界逐渐析出第二相,起到了晶界强化和弥散强化的作用。

Sr对Mg-6Zn-2Al-2Ca合金显微组织的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪和光学显微镜研究了Mg-6Zn-2Al-2Ca-xSr (x = 0, 0.5, 1, 2, 3)合金随Sr的含量变化组织形貌的演化规律。实验结果表明:0.5%Sr可以抑制β-Mg17Al12相的形成;Sr的加入,具有增加Mg-6Zn-2Al-2Ca液态金属成分过冷的能力,使胞状组织向树枝状组织发展,枝晶组织随Sr含量的增加而得到细化。当Sr含量达到3%时,形成非枝晶状组织。当Sr含量超过2%时,组织中板块状Mg17Sr2相尺寸明显增大,对组织的演化规律进行了讨论。

热作用对喷射沉积Mg-7Al-1.5Zn-4.5Ca-1Nd合金坯组织的影响

采用喷射沉积方法制备了Mg-7Al-1.5Zn-4.5Ca-1Nd合金,通过对沉积态合金不同温度加热处理后试样的组织观察,分析了此合金的相变及组织演变特征。结果表明:喷射沉积坯晶粒细小,组织分布均匀,组织中含有α-Mg、Mg17Al12、MgZn2、Al2Ca和Ca2Mg6Zn3等相;当加热温度从350℃升到520℃时,喷射沉积坯组织有明显的变化,Mg17Al12相溶解,Ca2Mg6Zn3分解为Mg2Ca和MgZn2相,高温时析出了新相Mg12Nd;且硬度随着加热温度的升高而持续下降。

双级时效工艺对Al-5.7Zn-2.2Mg-1.5Cu-0.20Cr合金锻件组织与性能的影响

借助拉伸试验机、涡流电导仪、透射电镜等研究了双级时效工艺对Al-5.7Zn-2.2Mg-1.5Cu-0.20Cr合金锻件组织性能的影响。结果表明:第一级时效温度对合金锻件的性能影响不大;随第二级时效温度和时间的增加,锻件抗拉强度和屈服强度先增大后减小,电导率明显升高;对锻件进行121℃5 h+163℃20 h双级时效处理后,其力学性能、电导率达到指标要求。

Ca对挤压Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn镁合金组织和性能的影响

采用传统的熔炼工艺制成Mg-10Al-1.5Zn-0.4Mn-xCa镁合金铸锭并经挤压变形,借助OM、SEM和XRD分析了合金显微组织和相组成,研究了Ca对该镁合金铸态和挤压态显微组织和力学性能的影响。

机械研磨对医用Mg-6Al-2Ca合金表面组织和性能的影响

通过SEM、表面性能分析和电子拉力试验等手段,研究了表面机械研磨处理对医用Mg-6Al-2Ca镁合金表面组织和力学性能的影响。结果表明:经表面机械研磨处理后,合金表面晶体生长更为规则,其晶粒平均尺寸也越来越细化。随着表面机械研磨时间的增加,合金表面粗糙度和显微硬度也随之增大,表面接触角随之减小。表面机械研磨后,镁合金的拉伸强度和屈服强度增大,而塑性有所降低。机械研磨45 min后,合金的拉伸强度和屈服强度分别增加了29.2%和44.5%,伸长率降低了31.6%。镁合金断口以准解理断裂为主,撕裂棱和尺寸较小的空洞明显增多,表面机械研磨处理时间增加,减小了韧窝数量。

Mg-6Al-1Zn-Y镁合金组织及力学性能的研究

在Mg-6Al-1Zn合金的基础上添加不同质量分数的Y(分别为0%,0.5%,0.9%,1.4%),制备了4种实验合金,研究了Y的添加对合金组织性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段分析了Mg-6Al-1Zn合金添加Y后组织结构的变化。研究结果表明,添加了不同含量Y的合金中都出现了一种新相Al2Y相。随着Y含量的增加,Al2Y相数量增多而Mg17Al12相则减少。Y能细化合金铸态及挤压态显微组织,其细化作用在添加了0.9%Y的镁合金中尤为明显。铸态合金室温拉伸试验表明:该合金具有最佳的综合力学性能。当Y含量添加至1.4%时,Al2Y相变得粗大且出现团聚现象而导致了拉伸性能的下降。经过挤压后,合金的力学性能大幅度上升。

钐对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

利用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等研究了不同含量的稀土元素Sm对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的腐蚀速率(腐蚀介质分别为0.5%和3.5%的NaCl水溶液)、微观组织、表面腐蚀形貌的影响。结果表明,添加0.5%的Sm时,合金的第二相得到了明显的细化,组织和成分更加均匀;当Sm含量大于0.5%时,合金的析出相增多,并产生粗化、偏聚的现象。另外,在两种浓度的腐蚀介质中,合金的腐蚀速率随着Sm含量的增加均呈现先降低后增加的趋势,其中当Sm含量为0.5%时,合金的腐蚀速率均达到最低,耐蚀性能得到明显的改善。

Al-6Zn-2Mg-2Cu合金热处理后的拉伸与晶间腐蚀性能

为了研究不同时效处理对Al-6Zn-2Mg-2Cu合金性能的影响,研究了强化固溶后T6和T76时效处理对Al-6Zn-2M g-2Cu合金硬度、拉伸性能与晶间腐蚀性能的影响.结果表明,强化固溶后与经过T6时效处理的合金相比,T76时效处理后合金的硬度并无明显变化,但合金的抗拉强度下降了4.39%,伸长率则明显上升.经T6和T76时效处理后,合金的晶间腐蚀等级均为4级.两种时效状态下合金腐蚀速率均在0~1.5 h范围内急剧增大,之后开始下降.经过强化固溶与T76时效处理后,合金的抗晶间腐蚀性能得到明显改善.

Al-6.1Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.25Cr合金的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Al-6.1Zn-2.8Mg-1.9Cu-0.25Cr铝合金进行高温等温压缩实验,研究该合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～1 s-1条件下的流变行为,建立合金高温变形的本构方程,采用TEM分析变形过程中合金的组织特征。结果表明:合金变形抗力随变形温度的升高而下降,随应变速率升高而增大。在360～400℃范围内变形时,合金组织仅发生动态回复,当变形温度高于400℃以后,合金热变形以动态再结晶为主。应变速率在0.01～1 s-1范围内,不影响合金的变形软化机制,但对合金亚结构的影响较大,随应变速率的增加,位错密度增加,亚晶尺寸减少。此合金适宜的变形条件为变形温度380～400℃、应变速率0.1 s-1。

Gd对Mg-6Al-1Nd合金高温蠕变行为与力学性能的影响

采用光学显微镜(OM),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)和力学性能测试等方法研究了Gd添加对Mg-6Al-1Nd合金显微组织、高温压缩蠕变行为(150℃、90 MPa)以及高温拉伸力学性能(150℃)的影响。结果表明:在Mg-6Al-1Nd合金中加入稀土元素Gd后,Mg-6Al-1Nd-xGd合金的物相组成为α-Mg相、β-Mg17Al12相以及金属间化合物Al2Nd和Al2Gd相,组织中的β-Mg17Al12相由连续网状分布逐渐变得不连续;当Gd添加量为1.5%时,合金的蠕变量及稳态蠕变速率分别为1.95%和1.946×10^-8,较Mg-6Al-1Nd合金的3.25%和3.209×10^-8分别降低了40%和39.3%,合金的高温压缩蠕变性能大幅提高;当Gd添加量为0.5%时,合金在室温及高温下具有最大的抗拉强度,分别为183.13 MPa和181.45 MPa,较Mg-6Al-1Nd合金的130.54 MPa和114.11 MPa分别提高了40.3%和59%。

Ca对Mg-6Al合金力学性能的影响

采用拉伸试验、断口分析和组织观察,对室温和150℃下不同Ca含量的Mg-6Al合金的力学性能进行了研究。结果表明,随着Ca含量的增加,Mg-6Al合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低,且均在w(Ca)=1%时取得最大值。加入适量的Ca可改善Mg-6Al合金的显微组织,从而提高其力学性能。

Al-6Mg-0.2Sc合金高应变速率超塑成形性能

在温度400～500℃、初始应变速率为2.0×10-4～2.0×10-2 s-1的条件下,对Al-6Mg-0.2Sc合金冷轧板材(初始晶粒尺寸为25μm)进行了相应的超塑性能、高应变速率超塑性胀形成形实验研究.结果表明:在450℃、初始应变速率为2.0×10-2s-1的实验条件下,Al-6Mg-0.2Sc合金冷轧板材具有高应变速率的超塑性能,其最大延伸率为421%;在高应变速率条件下,胀形成形大端直径为d154 mm,深度h为80 mm的锥形零件的成形时间为73 s,成形后零件的壁厚变薄的不均匀率小于8%.此外,还对成形零件的微观组织进行了初步的SEM观察分析.结果表明,成形零件的微观组织无明显粗化,其孔洞率小于1.5%.